三明治结构终端的IGBT设计
“三明治”MEMS加速度计的设计与分析
的谐振频率 、 抗冲击性、 线性度等因素人手进行仿 真分析与理论计算 ， 确定 了加速度计的结构参数
以及 体硅 工艺 流程 。
传感器 的特别突出的优点在于 ， 灵敏度及分辨率 可以做到很高 ， 可以测量极小 的加速度 和位移 Ｊ
电容式加速度传感器种类繁 多 ， 但原理基 本 相 同， 都是通过测量 电容 的变化来检测加速度信
号。电容式加速传感器有诸 多优点 ： 压阻式或 热
对流 式 容 易 因 外 界 温 度 变 化 而 产 生 零 位 漂 移 儿 引， 而电容式的电容值一般与电极材料无关 ， 因此可选择温度系数低 的材料 ； 加上本身发热极
景 。
极板 间距 与极 板 间的重 叠 面积来决定 。为 了减小
寄生 电容 的干扰 ， 并提高传感器 的灵敏度 ， 电容式 加速度传感器通常采用差分 电容结构 ， 即质量块 部分作为公共极板 ， 两个电容串联相接。 对于差分电容式加速度计 ， 较为成熟的结构
有“ 梳齿” 结构 的 电容 式 加速 度 计 【 和 “ Ｊ 三 明治 ” 结 构 的 电容 式加 速度 计 ， “ 梳齿” 型 结构 的 电容式 加 速度 计 ， 由 于难 以实 现较 大 的敏感质 量块 ， 且敏
２ ３ ３ ０ ４ ２ ）
（ 北方 通用 电子集 团有 限公 司微 电子 部 蚌 埠 摘 要
基 于体 硅微 机械 加 工技 术 ， 设计 分析 了一 种抗 冲 击“ 三 明治 ” 电容式 ＭＥ Ｍ Ｓ加 速 度计 。利
用敏 感质 量块 与 固定 电极构 成 电容 差分 结构 ， 在 有效提 高加 速度 计灵敏 度 的 同时 ， 减 小 了寄生 电容 的干 扰， 提 高 了加速 度计 的 测量精 度 ， 并 对 悬臂 梁的抗 冲 击性 能做 了仿 真分 析 ， 保证 了加 速度 计 工作 的可 靠 性 。经仿 真与理 论计 算 分析表 明 ， 该加 速 度计 在 Ｚ轴 向 的灵敏 度 为 ０ ． １ ２ ５ ｐ Ｆ ／ ｇ ， 谐振频率为 ４ ． ９ ｋ Ｈｚ ， 量
IGBT器件及其制作工艺方法
IGBT器件及其制作工艺方法IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）即绝缘栅双极晶体管，是一种晶体管和MOSFET的结合体，具有高压能力和高速开关特性，广泛应用于电力电子领域。
本文将介绍IGBT器件的结构和制作工艺方法。
IGBT器件的结构主要包含PN结、N沟道、金属栅极、绝缘层和N+漂移区。
其中，PN结由N型材料和P型材料形成，N沟道被PN结分隔为两部分，起到隔离和控制电流的作用。
金属栅极用于控制N沟道的导电性能，绝缘层用于隔离金属栅极和N沟道，防止漏电和干扰。
N+漂移区能够传输电流，并提供低电阻通路。
制作工艺方法如下：1.衬底制备：选择要求导电性好的硅材料作为衬底，通过切割和抛光等处理，得到平整的硅片。
2.衬底掺杂：将硅片放入离子注入设备中，用磷或砷元素进行离子注入，实现N型材料的掺杂。
3.遮膜制备：在硅片表面涂覆一层氧化层，然后通过光刻技术，制作出金属栅极的图案。
4.金属栅极制备：使用物理蒸发、溅射或化学气相沉积等方法，在遮膜上部涂覆金属材料，形成金属栅极。
5.绝缘层制备：利用化学气相沉积或溅射等技术，在金属栅极上涂覆一层高介电常数材料（如氮化硅），形成绝缘层。
6.N沟道制备：通过离子注入技术，向硅片的N型区域注入硼元素，形成P型区域，与N型区域形成PN结。
7.扩散区域制备：在N型区域的上方，掺入有掺杂剂（如金属铝），并在高温下进行扩散，形成扩散区域。
8.封装：将制作好的器件封装在封装盒中，形成完整的IGBT器件。
制作IGBT器件的工艺方法需要严格的工艺控制和精确的工艺步骤，以确保器件的性能和可靠性。
随着技术的发展，IGBT器件的制作工艺也在不断改进和优化，以满足不同应用领域的需求。
interposer三明治结构
interposer三明治结构Interposer三明治结构引言：三明治是一种流行的快餐食品，它的结构可以有很多变化和创新。
其中一种常见的结构就是interposer三明治结构。
本文将介绍interposer三明治结构的定义、组成部分、特点和应用领域。
一、定义Interposer三明治结构是一种将两个或多个不同材料的层通过插层件（interposer）连接在一起的结构。
插层件可以是金属、塑料或其他材料制成的薄片，用于连接和隔离各层材料。
二、组成部分Interposer三明治结构由以下几个主要组成部分构成：1. 顶层材料：通常是一种功能性材料，如导电材料、绝缘材料或光学材料。
这一层的选择取决于所需的性能和功能。
2. 底层材料：通常是一种基底材料，如硅、玻璃或塑料。
这一层提供了结构的稳定性和支撑。
3. 插层件（interposer）：插层件是连接顶层和底层材料的关键组成部分。
它可以是金属插层、塑料插层或其他材料插层，具体选择取决于应用需求。
4. 接触电极：接触电极是用于连接顶层材料和插层件的导电部分。
它通常位于插层件的顶部，起到传导电流的作用。
三、特点Interposer三明治结构具有以下几个特点：1. 高度可定制化：由于interposer三明治结构的模块化设计，可以根据具体需求选择不同的材料和插层件，实现高度定制化的设计。
2. 优异的性能：不同材料的组合可以充分发挥各自的优势，从而实现更好的性能表现。
例如，通过在插层件中加入导电层可以提高电导率，或者在插层件中加入光学层可以实现光学功能。
3. 良好的隔离性能：插层件的存在可以有效隔离不同层之间的电流、热量或其他信号，避免相互干扰，提高整体系统的稳定性和可靠性。
4. 紧凑的结构：interposer三明治结构可以将多个层次的功能集成在一个紧凑的结构中，节省空间并提高系统的集成度。
四、应用领域Interposer三明治结构在各个领域都有广泛的应用，下面列举一些典型应用领域：1. 电子封装：在半导体封装中，interposer三明治结构可以用于连接芯片和基板，实现高速信号传输和散热功能。
3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真及终端设计
3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真及终端设计近年来，随着电力电子技术的飞速进步，IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）作为一种重要的功率器件，被广泛应用于沟通传感器、伺服驱动器、电动汽车等领域。
为满足高压高速开关需求，3300V平面栅IGBT器件芯片的设计变得至关重要。
本文将阐述在实现3300V平面栅IGBT器件芯片元胞三维仿真过程中的关键步骤以及终端设计。
起首，我们需要了解3300V平面栅IGBT器件芯片的基本原理。
平面栅IGBT是一种功率器件，由NPN型晶体管和PNP型晶体管组成。
与通用的IGBT不同，平面栅IGBT具有更高的绝缘电压能力和更低的开关损耗。
实现3300V的绝缘电压能力需要思量到器件内部结构的布局和优化。
在芯片元胞三维仿真的过程中，我们将使用专业的仿真软件进行模拟。
起首，我们需要建立3300V平面栅IGBT器件芯片的几何模型。
这包括晶体管的主体结构、栅极和绝缘层等。
接下来，我们需要为芯片模型指定适当的材料和物理参数，以确保仿真结果的准确性。
在这一步骤中，我们还需要思量到温度的影响，因为温度变化可能对器件的性能产生重要影响。
完成芯片模型的建立后，我们可以进行电气仿真。
这涉及到定义适当的电压和电流条件，并对芯片内部的电场、电荷、电流等参数进行分析。
通过仿真，我们可以得到芯片内部电场分布、电流密度分布以及功耗分布等重要信息。
从仿真结果中，我们可以评估芯片的性能，包括开关速度、绝缘能力、功耗等。
接下来，基于仿真结果，我们可以进行终端设计。
终端设计是将芯片嵌入实际电路中的重要步骤。
在终端设计中，我们需要思量到芯片的引脚布局、散热设计、电气毗连等因素。
同时，我们还需要进行电路板布线的设计，以保证芯片和其他器件之间的电气毗连良好。
通过合理的终端设计，我们可以确保芯片在实际应用中的性能能够得到充分发挥。
终端设计完成后，我们可以进行实际的样品制作和测试。
igbt设计选型设计流程
igbt设计选型设计流程
1. 确定应用场景和工作条件
- 应用领域:工业控制、电力电子、交通运输等
- 工作电压、电流、频率范围
- 工作温度、散热条件
- 可靠性和寿命要求
2. 选择合适的IGBT模块
- 根据电压、电流等级选择合适的IGBT模块
- 考虑IGBT模块的性能参数:开关特性、导通特性、热阻等 - 评估IGBT模块的可靠性和成本
3. 设计驱动电路
- 选择合适的驱动IC或自行设计驱动电路
- 确定驱动电路的电压、电流能力
- 设计隔离和保护电路,如desaturation保护等
4. 设计散热系统
- 计算IGBT模块的功耗和热阻
- 选择合适的散热器和散热方式(如风冷、水冷等)
- 优化布局,确保良好的热耗散
5. 电磁兼容(EMC)设计
- 采取适当的布局和接地措施,减少EMI
- 添加滤波电路,抑制高频噪声
- 遵守相关的EMC标准和规范
6. 电路保护和故障处理
- 设计过电压、过电流、短路等保护电路
- 实现软启动、欠压锁存等功能
- 设计故障诊断和报警机制
7. 仿真验证和实验测试
- 进行电路仿真,验证设计的合理性
- 制作原理样机,进行实验测试和调试
- 评估性能,进行优化和改进
8. 可靠性分析和寿命预测
- 进行应力分析和失效模式分析
- 估算IGBT模块和系统的可靠性和寿命
- 根据需要采取措施,提高可靠性和寿命
以上是IGBT设计选型的一般流程,具体设计需要根据实际应用场景和要求进行调整和优化。
igbt课件
igbt课件IGBT课件IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）是一种集大功率MOSFET和双极型晶体管优点于一身的功率半导体器件。
它在现代电力电子设备中得到广泛应用，如变频器、电动车控制器、电力传输系统等。
IGBT课件是一种教学资料，用于介绍和讲解IGBT的原理、结构、特性以及应用等方面的知识。
本文将从多个角度对IGBT课件进行探讨，帮助读者更好地了解和应用这一重要的电子器件。
一、IGBT的原理和结构IGBT是一种三端器件，由NPN型双极型晶体管和P型MOSFET组成。
它的工作原理是通过控制栅极电压来控制电流的导通和截止。
在导通状态下，IGBT具有低电压降和高电流承载能力；在截止状态下，它具有高电压隔离能力。
IGBT的结构复杂，包括N型衬底、P型基区、N型漏极、P型栅极等部分。
通过精心设计和优化这些结构，可以实现IGBT的高效率和可靠性。
二、IGBT的特性和优势IGBT具有许多独特的特性和优势，使其成为现代功率电子领域中的主要选择。
首先，IGBT具有高开关速度和低开关损耗，可以实现高频率的开关操作。
其次，IGBT的导通压降较低，可以减少能量损耗和发热。
此外，IGBT还具有较高的电流承载能力和较高的工作温度范围，适用于各种恶劣环境条件下的工作。
这些特性和优势使得IGBT在电力电子应用中得到广泛应用。
三、IGBT的应用领域IGBT在各个领域中都有广泛的应用。
在工业领域，IGBT被用于变频器、电机驱动器、电力传输系统等设备中，用于实现电能的高效转换和控制。
在交通领域，IGBT被应用于电动车控制器、高速列车牵引系统等，提高了交通工具的能效和可靠性。
此外，IGBT还被用于太阳能和风能发电系统中，实现可再生能源的高效利用。
IGBT的应用领域还在不断拓展，为各个行业带来了巨大的发展潜力。
四、IGBT课件的教学意义IGBT课件是一种教学资料，用于向学生介绍和讲解IGBT的相关知识。
IGBT究竟是什么？看完这篇你就明白了（附：IGBT的设计及仿真验证PPT）
IGBT究竟是什么？看完这篇你就明白了（附：IGBT的设计及仿真验证PPT）2017-04-09近日CCTV2《经济半小时》做了中国芯生存状态系列报道，其中一期谈到了中国IGBT的进展，我们姑且不谈我国IGBT目前究竟是否超过了美欧日，我们只谈谈技术，为大家普及一下究竟什么是IGBT，对于已经熟悉或从事IGBT设计的同学可以直接看后半部分 IGBT的设计及仿真验证PPT 。
(本文由EETOP在2015年12月17日首发，作者：芯苑网小桂，现在再次发给大家）大功率器件-《从PowerMOS到IGBT》电的发现是人类历史的革命，由它产生的动能每天都在源源不断的释放，人对电的需求不亚于人类世界的氧气，如果没有电，人类的文明还会在黑暗中探索。
然而在电力电子里面，最重要的一个元件就是IGBT。
没有IGBT就不会有高铁的便捷生活。
一说起IGBT，半导体制造的人都以为不就是一个分立器件(Power Disceret)嘛，都很瞧不上眼。
然而他和28nm/16nm集成电路制造一样，是国家“02专项”的重点扶持项目，这玩意是现在目前功率电子器件里技术最先进的产品，已经全面取代了传统的Power MOSFET，其应用非常广泛，小到家电、大到飞机、舰船、交通、电网等战略性产业，被称为电力电子行业里的“CPU”，长期以来，该产品（包括芯片）还是被垄断在少数IDM手上(FairChild、Infineon、TOSHIBA)，位居“十二五”期间国家16个重大技术突破专项中的第二位（简称“02专项”）。
究竟IGBT是何方神圣？让我们一起来学习它的理论吧。
1、何为IGBT？IGBT全称为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor)，所以它是一个有MOS Gate的BJT晶体管。
奇怪吧，它到底是MOSFET还是BJT？其实都不是又都是。
不绕圈子了，他就是MOSFET和BJT的组合体。
我在前面讲MOSFET和BJT的时候提到过他们的优缺点，MOSFET主要是单一载流子(多子)导电，而BJT是两种载流子导电，所以BJT的驱动电流会比MOSFET大，但是MOSFET的控制级栅极是靠场效应反型来控制的，没有额外的控制端功率损耗。
IGBT 设计要点
绝缘栅双极晶体管（IGBT ）的设计要点赵善麒、张景超、刘利峰、王晓宝江苏宏微科技有限公司作为新型电力半导体器件的主要代表，IGBT 被广泛用于工业、信息、新能源、医学、交通、军事和航空领域。
随着半导体材料和加工工艺的不断进步，IGBT 的电流密度、耐压和频率不断得到提升。
目前，市场上的IGBT 器件的耐压高达6500V ，单管芯电流高达200A ，频率达到300kHz 。
在高频大功率领域，目前还没有任何一个其它器件可以代替它。
本文着重分析讨论IGBT 器件的设计要点。
一、IGBT 的基本结构和工作原理从图1可以看出，IGBT 是一个复合器件，由一个MOSFET 和一个PNP 三极管组成，也可以把它看成是一个VDMOS 和一个PN 二极管组成。
图2是IGBT 的等效电路。
图1 IGBT 原胞的基本结构简化为 Injection layerR b图2 IGBT 器件的等效电路图1. IGBT 的 静态特性常规IGBT 只有正向阻断能力，由PNP 晶体管的集电结承担，而其反向的电压承受能力只有几十伏，因为PNP 晶体管的发射结处没有任何终端和表面造型。
IGBT 在通态情况下，除了有一个二极管的门槛电压（0.7V 左右）以外，其输出特性与VDMOS 的完全一样。
图3 一并给出了IGBT 器件的正、反向直流特性曲线。
IGBT 的主要静态参数： z 阻断电压V （BR ）CES – 器件在正向阻断状态下的耐压； ； 。
z 通态压降V CE(on) – 器件在导通状态下的电压降z 阈值电压V GEth – 器件从阻断状态到导通状态所需施加的栅极电压 V G图3 IGBT 器件的正、反向直流特性2. IGBT 的开关特性IGBT 的开关机理与VDMOS 完全一样，由MOS 栅来控制其开通和关断。
所不同 的是IGBT 比VDMOS 在漏极多了一个PN 结，在导通过程中有少子空穴的参与，这就是所谓的电导调制效应。
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三明治结构终端的IGBT 设计
IGBT是我国在高铁、汽车动力系统、家电等领域实现自主可控的核心功率半导体器件,通过近10年来的不懈努力,进行工艺技术和设计技术的不断公关, 我国的
IGBT有了长足的进步。
但和国际IGBT先进厂家对比,我国IGBT的设计制造能力仍有较大差距，包括IGBT结构（元胞、终端）薄片加工技术等。
在IGBT的终端技术方面，目前国内以场板加场限环的终端结构为主，占用面
积较大，因而亟待进行面积利用率更高的新型IGBT终端研究。
本文以此为契机，基于国内现有工艺平台设计一款电压等级为650 V 的具有三明治结构终端的IGBT。
本文首先阐述终端耐压原理, 简要分析介绍几种基本的终端结构。
其次, 结
合RESUR技术和前人设计经验,提出三明治结构终端,利用数值仿真软件MEDICI分
析研究终端结构参数, 包括埋层长度、深度、宽度、掺杂浓度、界面电荷等对终端电学特性的影响。
基于国内IGBT工艺制造平台，综合考虑器件结构、终端与元胞工艺兼容性问题,设计一套耐压等级为650 V的三明治结构终端IGBT的工艺流程，利用工艺仿真软件TSUPREM验证工艺的可行性，探究工艺参数对IGBT元胞和三明治终端结构的
影响。
然后，利用MEDICI对工艺仿真生成的二维器件进行电学参数仿真，分析验证元胞的电学参数与P型体区参数、外延参数、槽栅参数、背面参数的关系，优化工艺参数, 分析电学参数与终端工艺注入剂量的关系, 探究终端注入剂量的工艺容差, 同时优化三明治结构终端的界面电荷对耐压造成的影响。
最后使用L-edit软件实现版图绘制。
优化后的IGBT元胞的击穿电压BV为732
V,阈值V<sub>T</sub> <sub>H</sub>为4.4 V,导通压降V<sub>CE</sub：为
1.54 V
三明治结构终端的最优耐压为789 V,比常规场限环终端耐压高13 V,其长度为160卩m,比常规场限环终端缩短了100卩m;当界面电荷面密度为5X
10<sup>11v/sup>cm<sup>-2v/sup >时，三明治结构终端的耐压为初始耐压的
96.7%,而常规场限环终端的耐压只有初始的89.9%。
因此, 三明治结构终端对氧
化层中的界面电荷较常规场限环终端具有更高的耐受性。